Moleculaire gastronomie

De textuur wordt bepaald door structuur. Dit is de manier waarop de koolhydraten, vetten, eiwitten en water geordend zijn. We hebben vier structuren maar die komen later aan bod. De textuur bepaald ook mede de intensiteit van geur. Want elke textuur heeft een snelheid in het vrijgeven van geurstoffen. Of de geurstof vrijkomt hangt ook af van zijn eigenschappen.

Een ader aspect is de snelheid waarmee een molecuul zich kan verplaatsen. Bij gassen is dit groter dan bij vaste stoffen.

Kortom, een geurstof moet zich door de structuur van de levensmiddel heen werken de snelheid hiervan hangt af van zowel de eigenschappen van het levensmiddel als de eigenschappen van de geurstof.

HET METEN VAN FLAVOUR

Producteigenschappen kun je meten en op deze manier van een subjectieve waarneming een objectieve meting maken. Deze worden in het lab uitgevoerd een aan de koks doorgegeven. Je kan ook in sommige gevallen een sensorisch onderzoek verrichten. Hierbij vraag je mensen om de zoetheid te proeven en te bepalen of krokantheid.  Dit onderzoek kun je laten verrichten door gewone proevers en gespecialiseerde proevers.

VAN BASISCOMPONENTEN NAAR STRUCTUREN

Alle levensmiddelen bestaan uit vijf componenten:

- Water

- Koolhydraten

- Vet

- Eiwit

- Lucht

Zo bestaat een ei uit 75% water en 10% eiwit. Boter lijkt alleen een vet maar is ook water, eiwitten en koolhydraten. In elk levensmiddel zijn de componenten anders geordend. De ordening bepaald de structuur. Je kunt ze onder een microscoop bekijken. De lengte schaal is van 100 nanometer naar millimeters. Als je naar brood kijkt dan zie je de structuur goed door de gaten. Maar melk moet je voor de structuur wel onder een microscoop houden(microschaal = 10^-6 m). Levensmiddelen hebben op microschaal structuren die de producteigenschappen bepalen zoals dikte, smaak en kleur.

Ook al bevatten levensmiddelen dezelfde hoeveelheden koolhydraten, vetten, eiwitten en water toch kunnen zij andere producteigenschappen hebben door de structuur. Denk maar aan melk en yoghurt. Ze hebben precies dezelfde hoeveelheden maar zien er anders uit en smaken ook anders. De oorzaak hiervan vindt je in microstructuur. Dit is de structuur op microschaal. Hierbij hebben de deeltjes een grootte van 0.001 en 10 micrometer.

In melk zitten vetbolletjes opgelost in het plasma(vloeibare deel van melk). De bollen zitten tussen 0,1 en 10 micrometer. Ze hebben allemaal een tweede laag(membraan) hij bestaat uit eiwitten, vitamine A, cholesterol en fosfolipiden. De dikte van het membraan is 10 nanometer. Je kunt de eiwitten in melk verdelen in caseïnefractie(komen voor in micellen(deel met kop en staart die cirkel vormt, de staart aan de binnenkant is hydrofoob(niet oplosbaar) en de buitenkant de bollen zijn hydrofiel)) en een wei-eiwit-fractie. De micellen bevatten voer soorten eiwitten en andere stoffen zoals calcium.

Voordat melk wordt verkocht wordt het gehomogeniseerd. Dit betekent dat je er een mengsel van maakt en de vetdruppels kleiner maakt. Dit doe je om oproming te voorkomen. Oproming is het proces waarbij de vetbolletjes op de waterlaag van melk gaan.

Dat yoghurt zuurder smaakt dan melk komt door de lagere pH . Een ander gevolg van deze lage pH is dat de caseïne-eiwitten samen klonteren tot een netwerk waarin de vetbolletjes worden opgenomen. Deze samenklontering zorgt ervoor dat yoghurt dikker is dan melk.

Melk microstructuur                                                       Yoghurt microstructuur

Alle gerechten bestaan uit dispersies. Deze bestaat weer uit een disperse fase(opgeloste fase) en een continue fase(fase waar opgeloste fase in zit). Toch is een dispersie en een oplossing niet hetzelfde. Een oplossing zie je niet op microschaal dat bijvoorbeeld suiker opgelost is in water maar bij een dispersie bijvoorbeeld melk zie je op microschaal wel structuren. De basiscomponenten in een dispersie zijn op microschaal gemengd en die van een oplossing is op moleculair schaal met elkaar gemengd. Dispersies worden ook wel colloïdale structuren genoemd. Een colloïd is groter dan een molecuul maar kun je niet met het blote oog zien. Deeltjes tussen 0.001 en 10 micrometer.

Zowel de continue fase als de disperse fase kunnen in drie fase voorkomen(gas vloeibaar en vast). Hierdoor zijn er negen combi’s mogelijk.

De catogoriën waar levensmiddelen het meest in voorkomen zijn de blauwe gebieden dus schuimen en emulsies.

INGREDIËNTEN VAN DE BASISCOMPONENTEN

Alle levensmiddelen bestaat uit vijf basiscomponenten: water, eiwitten, koolhydraten, vetten en lucht. De eigenschappen hiervan en de onderlinge interacties bepalen de eigenschappen van het levensmiddel. Interactie tussen water en vet zorgt voor emulsies. Interactie tussen lucht, eiwitten en koolhydraten zorgen voor schuim.

WATER

Dit bestaat uit waterstofatomen en twee zuurstofatomen. Het zuurstofatoom trekt harder aan de elektronen die de atoombinding vormen dan de waterstofatoom. Het molecuul is niet lineair maar hoekig. De elektronegativiteit van water en zuurstof verschilt zo erg dat de zuurstof atoom van een molecuul de waterstofatoom van een ander atoom aantrekt waardoor er een waterstofbrug ontstaat.

Andere groepen die waterstofbruggen vormen zijn oh-groep van alcohol en nh2-groep van aminozuren. Moleculen waar genoeg van deze groepen in zitten zijn hydrofiel dus lossen snel op in water ander stoffen die deze groepen nauwelijks hebben zoals vetten zijn hydrofoob(water FOBIE) en lossen nauwelijks op.

KOOLHYDRATEN

Bestaan uit verbindingen van koolstof, waterstof en zuurstofatomen. Er zijn veel verschillende moleculen maar ze hebben wel een iets gemeen namelijk dat ze een OH-groep bevatten(hydroxy-groepen).

Verder bevatten ze ook allemaal een aldehyde(c=o aan het einde) of een ketongroep(c=o in het midden).

We verdelen de koolhydraten in verschillende suikergroepen:

1) Monosachariden

2) Disachariden

3) Oligosachariden

4) Polysachariden

MONO- EN DISACHARIDEN

Dit zijn de simpelste koolhydraten namelijk glucose en fructose. Ze kunnen lineair voorkomen of in een ring vorm. Wanneer een suiker oplost kan hij van lineair en ring heen en weer switchen er is dus een evenwicht.

Wanneer fructose en glucose aan elkaar koppelen ontstaat er een disachariden. De naam van deze is sacharose of ook wel sucrose. Dit kennen we allemaal want dit is suiker. Sacharose kun je weer splitsen in fructose en glucose.

Een ander bekende di is lactose(zit in melk) hij bestaat uit glucose en galactose. Dit is de enige dierlijke alle andere komen uit planten.

OLIGOSACHARIDEN

Dit zijn drie of vier monosachariden die aan elkaar gekoppeld zijn. Ze komen voornamelijk voor in zaden.

POLYSACHARIDEN

Dit zijn 20 tot 5000 monosachariden aan elkaar. Bekende zijn zetmeel, cellulose, pectine en dextraan. Ook deze bevatten OH-groepen waardoor sommige kunnen oplossen in water. Maar andere hebben zo een grootte onderlinge aantrekkingskracht o.a. door de waterstofbruggen dat ze niet oplossen in water. Ze worden gerekend tot colloïden. Poly spelen een belangrijke rol bij dispers fase. Polysachariden kunnen lineair of vertakt zijn. Bij lineair is het 1 lange keten en bij vertakte is er ook 1 lange keten maar dan met zijketens ook erbij. Je kunt ze ook splitsen op basis van de monosachariden die ze hebben. Is het 1 soort monosacharide dan noem je ze homoglucaan en bij verschillende noem je heteroglucaan.

EIWITTEN

Eiwitten zitten in cellen van alle organismen. We kunnen ze verdelen op basis van grootte van het molecuul:

1) Aminozuren

2) Peptiden

3) Eiwitten

Aminozuren zijn de kleinste en vromen bouwstenen van eiwitten. Peptiden zijn ketens van aminozuren. Een peptide heeft max 50 aminozuren in een keten.

AMINOZUREN

Ze zijn bouwstenen van eiwitten en hebben zowel een zure(carboxyl-)CCOOH als een basische(amino-)NH2 en ze heten daarom amfolyt. In de natuur heb je 200 soorten aminozuren maar eiwitten bestaan maar uit 20 soorten.  Verder bestaan ze uit een restgroepen dezebepaalt of het wel of niet oplost in water.

PEPTIDE

Dit is een keten van aminozuren hierbij worden de COOH en de NH2 groepen van verschillende aminozuren aan elkaar gebonden. Deze binding noem je peptidebinding.

EIWITTEN

Een eiwit is een keten van aminozuren. De restgroepen van de aminozuren steken hierbij naar buiten. De volgorde van de aminozuren heet primaire structuur. Deze keten vormt zich in een spiraal die je de secundaire structuur noemt. Om de vier aminozuren vromen de c=o en de n-h waterstofbruggen en de peptidebindingen zijn niet vrij draaibaar waardoor een spiraal ontstaat. De spiralen moeten zorgen voor stevigheid daarom vindt je eiwitten in je huid, haar en nagels. Afhankelijk van de zijgroepen wordt hij gevouwt tot tertiair structuur. Er zijn dus de volgende bindingen tussen aminozuren:

- Extra h-bindingen

- Covalente zwavelbindingen

- Ion bindingen

VETTEN

Vetten hebben allemaal dezelfde structuur alleen de vetzuren verschillen. De vetzuursamenstelling zorgt voor de eigenschappen. Vetten die bij kamertemperatuur vloeibaar zijn noem je oliën. In ons lichaam dienen ze als energieopslag.

STRUCTUUR

Vetten en oliën zijn triglyceriden met lange apolaire staarten die zijn opgebouwd uit glycerol(lost op in water) en vetzuren. Zij koppelen door de afsplitsing van water dit proces noem je verestering.

VETTEN EN VERZADIGING

Oliën zijn vloeibaar en vetten vast, ook al hebben ze dezelfde molecuulmassa. Onverzadigde moleculen hebben een of meer dubbele bindingen in de keten. Verzadigde moleculen hebben alleen maar enkelvoudige bindingen. Verzadigde kunnen elkaar optimaal naderen en zijn flexibel dus ze hebben een hele sterke vanderwaalsbinding. Onverzadigde hebben een dubbele binding waardoor er een star stuk is wat je moeilijk kunt benaderen waardoor het een zwakke vanderwaalsbinding vormt. Hoe zwakker de vanderwaalsbinding hoe lager het kookpunt.

Om van olie boter te maken moet je het eerst hydrogeneren en daarna met waterstof laten reageren. Hierdoor worden de dubbele bindingen opgeheven en bij de nieuwe vorming is het keten meer verzadigd. Dit noem je harden.

HOOFDSTUK 3 EMULSIES

Om mayonaise te maken moet je bij een mengsel langzaam olie toevoegen. Als je te snel olie toevoegt dan ontstaat er scheiding tussen de olie en de andere ingrediënten. Dit noem je schiften. Dit komt omdat olie moeilijk mengt met andere ingrediënten. Dat is het kenmerk van een emulsie. Een emulsie bestaat uit twee vloeistoffen(meestal olie en water) die op microniveau in elkaar opgelost zijn.

WAT IS EEN EMULSIE?

Een emulsie bestaat uit water en vetten. Normaal mengen deze niet maar door een derde aanwezige stof, de emulgator, mengen ze wel.

Mayo bestaat voor 70% uit vet en 10% uit water(van ei en citroensap). Je doet eerst alle stoffen met water met elkaar mengen en daarna voegje langzaam de olie toe. De emulgator is een bestanddeel van het eigeel. Als je mayo onder de microscoop houdt zie je druppels olie in water. De grootte van de druppels varieert. De oliedruppels zijn de disperse fase en het water is de continue fase. De olie is als het ware opgelost in het water. De emulgator zit op het grensvlak van de olie en het water. Mayo is een olie in water emulsie O/W emulsie maar je hebt ook water in olie emulsies W/O emulsie bijvoorbeeld boter.

De golflengte van licht is groter dan de diameter van een watermolecuul daarom is water helder. Maar oliedruppels zijn 1 micrometer en hiermee groter dan de golflengte waardoor het licht de druppels raakt en verstrooid raakt en hierbij een witte kleur veroorzaakt.

De meeste emulsies zijn vloeibaar maar er zijn ook vaste emulsies.

VETTEN EN HYDROFOBE INTERACTIES

Vetten komen vooral uit dierlijke bronnen en oliën uit plantaardige bronnen. Vetten en oliën verschillen in smeltpunt.

Vetten zijn hydrofoob, want hij kan h=geen H-bruggen vormen. Verder is een vet ook nog ongeladen waardoor er geen interactie plaatsvindt met het water. Als je een vet in water doet verstoord dit het netwerk van de H-bruggen. Dit kost energie wat je niet kunt terugwinnen door nieuwe H-bruggen vorming. De watermoleculen rond de oliedruppel willen toch wel H-bruggen vormen en om dit te doen vormen we een kooi om de druppel heen. Dit geeft het netwerk toch wel een beetje energie. Dit is als het ware een heroriëntatie. Zie figuur onder.

Als twee oliedruppels in de buurt zijn gaan ze samenklonteren. Hoerdoor nemen de H-bruggen eromheen toe en hun bewegingsvrijheid ook. De dichtheid van olie is kleiner dan water daarom ontstaat er boven een laag olie en beneden een laag water.

EMULGATOREN

Noem je ook wel een oppervlakte actieve stof. Het is een amphifiel molecuul deze heeft zowel interactie met een hydrofobe als met een hydrofiele molecuul. Elk eigeel bevat 5 gram emulgator. De naam is lecithine maar dit is weer een verzamelnaam van veel emulgerende stoffen. Waarvan er een belangrijke fosfatdylcholine. Deze heeft een hydrofobe staart en een hydrofiele kop waardoor hij kan reageren met hydrofobe en hydrofiele. De emulgator is gevestigd bij het grensvlak van water en olie. Hij zit met zijn staart in de olie en met zijn kop in het water.

Eiwitten hebben ook een emulgerende werking. Er is wel ene verschil tussen een eiwit en emulgator. Een eiwit ie een keten van aminozuren en is hierdoor groter. Hierdoor heb je meerdere koppen en staarten in een eiwit molecuul en bij een emulgator heb je maar 1 kop en 1 staart per molecuul. Bij een eiwit zitten de staart en kop dieper in de olie of water.

We hebben O/W en W/O welke wat is hangt af van de voorkeur van de emulgator. Want deze heeft toch wel liever water of oliefase. Deze balans noem je hydrofiele/lipofiele balans, ook wel HLB-waarde. Als deze laag is dan heeft de emulgator een voorkeur voor de oliefase. De formule voor HLB-waarde:

HLB = 20 * (Mw/Mo)

Mw is het molecuulgewicht van het hydrofiele gedeelte van de emulgator en Mo is het molecuulgewicht van de totale emulgator (er wordt maal 20 gedaan om uit te komen op de schaal van 0 tot 20, deze schaal is arbitrair gekozen).

ROOM EN BOTER

Uit melk kun je veel zuivelproducten maken.

Bij het centrifugeren van melk krijg je room en ondermelk. Uit de room kun je boter maken. Je kunt de room en ondermelk ook weer mengen dit noem je standaardiseren. Zo kun je de vetpercentages weten. Volle melk heeft meer room dan halfvolle.  Room is een O/W en boter is een W/O in de tabel staan de samenstellingen hiervan.

De microstructuur van room bestaat uit vetdruppels(disperse fase) die opgelost zijn in water(continue fase). In het water zitten ook melkeiwitten en lactose. Deze vloeistof noem je het plasma. Een ander speciaal membraan is een aantal lagen eiwitten die op het grensvlak van water en olie liggen want ze werken als emulgator.

Om van room boter te maken moet je van een O/W emulsie een W/O emulsie maken. Verder moet je van een vloeibare emulsie een vaste emulsie maken. Dit doe je door gebruik te maken van de eigenschappen van de componenten die we hebben. Hiervoor kijken we eerst naar de vetmoleculen die we hebben. Dierlijke vetten zijn meestal verzadigd dus die van melk ook. Plantaardige vetten zijn meestal onverzadigd. Dus melk vetten hebben een hoog smeltpunt. Room bestaat voor een deel uit vloeibare vetten en voor een deel uit vaste vetten. De vaste vetten noem je ook wel de kristalvorm. De kristalvorm wordt groter naarmate je de temperatuur daalt. Als je de temperatuur vaan 14 graden daalt dan zal een groot deel vetten kristalvorm aannemen waardoor de vloeibare emulsie een vaste emulsie wordt. Dit is dus de manier om van een vloeibare emulsie een vaste te maken

Om van een O/W naar een W/O te gaan gebruiken we een andere eigenschap van vet. Het vet in de room heeft een voorkeur voor luchtfase boven waterfase. Als je in de room klopt ontstaan er luchtbellen hierbij zullen de vetten op het grensvlak van lucht en room zitten. De vetten verdelen zich over het oppervlak van de luchtbel. Doordat er zoveel vet is hechten meerdere vetdruppels aan 1 luchtbel. De luchtbellen botsen en gaan in elkaar over(coalesceren). De oppervlakte wordt hierdoor kleiner maar het aantal vetdruppels groter waardoor de vetdruppels aan elkaar gaan kleven. Als je nu blijft kloppen dan zullen de klonteren de overhand nemen en wordt het vast. Het kloppen noem je ook wel karnen.

Het klonteren zal verder gaan naarmate je klopt. De klonters gaan aan elkaar waarbij de luchtbellen steeds een kleinere rol hebben. Aan het einde van het karnen zijn er heel weinig luchtbellen over omdat er niet genoeg vetdruppels zijn om de luchtbellen te stabiliseren. Hierdoor wordt er een netwerk gevormd van vet die het water als het ware insluit. Aan het einde heb je de vet als continue fase die een aantal waterdruppels insluit als disperse fase. Dus je hebt nu een W/O emulsie gemaakt van een O/W emulsie.

VINAIGRETTE

Dit is een frans dressing voor over de sla. Hij bestaat uit 1/3 water en 2/3 olie. Het water is meestal azijn. Om dit te maken meng je olie, azijn en kruiden. Je schudt dit. Voordat het mengsel scheidt schenk je de dressing over de sla heen. Dit kan een O/W emulsie zijn of een W/O emulsie. De O/W is dik en wit maar de W/O is doorzichtig en dun. De dikte kun je ook viscositeit noemen. Dit is de mate energie die verloren gaat bij het stromen van een stof. Als er veel wrijving is gaat er ook veel energie verloren en is de viscositeit dus ook groter. Je kunt deze bereken als je twee platen hebt met daar tussen het product. De ene plaat beweegt en de andere niet. Je rekent dit uit met de volgende formule en factoren.

STABILITEIT VAN EMULSIES

Een emulsie is stabiel als hij na en tijdje niet gaat ontmengen oftewel schiften. De stabiliteitsfactor kun je uitrekenen. Je moet eerst nagaan welke krachten werken op 1 oliedruppel. Denk aan oliedruppel in water. Er werken altijd twee krachten op. De zwaartekracht die de druppel naar beneden trekt en de opwaartse kracht die de druppel naar boven trekt. De laatste moet groter zijn dan de zwaartekracht. Er is een resulterende kracht die de druppel ene versnelling naar boven geeft.  Maar er is wel altijd weerstand. De opwaartse en zwaarte kracht hangen alleen af van de dichtheden van beide vloeistoffen en de grootte van de druppel. Deze factoren blijven constant dus deze krachten veranderen niet. De weerstandkracht verandert wel want deze neemt toe als de snelheid van de druppel toeneemt.

ZWAARTEKRACHT

OPWAARTSE KRACHT

WRIJVINGSKRACHT

Deze hangt af van de volgende factoren

o Viscositeit:        hoe dikker de stof hoe meer wrijving

o Snelheid:           hoe groter de snelheid hoe groter de wrijvingskracht

o Grootte:             hoe grotere de druppel hoe groter de wrijvingskracht

Hieruit volgt de volgende formule

WET VAN STOKES

Stokes heeft de bovenstaande formules uitgewerkt tot 1 formule.

HOOFDSTUK 4 SCHUIMEN

Er zijn veel schuimen zoals slagroom maar ook brood en ijs zijn schuimen. Wat ze allemaal gemeen hebben is dat er gas in zit. Een schuim is een dispersie van gas in een continue fase. De continue fase bestaat uit een combi van de basiscomponenten eiwitten, koolhydraten, vetten, water en lucht. De continue fase is meestal ene dunne laag die we ook wel filmlaag noemen. We kunnen schuimen verdelen in twee soorten afhankelijk van de continue fase namelijk:

- Schuimen gebaseerd op eiwitten en koolhydraten

- Schuimen gebaseerd op eiwitten en vetten

Schuimen kunnen zowel vloeibaar als vast zijn of ook iets ertussenin.

DE ROL VAN EIWITTEN IN EEN SCHUIM

We kijken hierbij naar meringue. Dit is een knapperige luchtige schuimpje dat dient als dessert. De belangrijkste ingrediënten zijn suikers en eiwitten. Eiwit heeft de volgende drie rollen in meringue:

1. Het dient als emulgator

2. Het zorgt ervoor dat de schuim stabiel blijft na het opkloppen.

3. Denaturatie van eiwit in de oven zorgt ervoor dat het nog stabieler is.

Je begint met het kloppen van het wit van de ei. Op deze manier breng je de disperse fase namelijk lucht in het water van de eiwit. Doordat er in het wit van de ei eiwitten zitten gaan de luchtbellen niet gelijk weg. De eiwitten werken namelijk als emulgator en zitten bij het grensvlak van water en lucht. Na het kloppen doe je het niet meteen in de oven maar wacht je nog even zodat de eiwit en de suiker ervoor zorgen dat het schuim niet inzakt. Eiwit en suiker vormen samen stevige wanden zodat de luchtbellen niet samen ene grotere luchtbel vormen.

In de oven vindt het eiwitdenaturatie plaats. Dit betekent dat de structuur van het eiwit verander door de warmte, alcoholen, zuren, zout of kloppen. Hierdoor wordt het vloeibare schuim een vaste schuim. Om dit proces beter te begrijpen kijken we naar de secundaire en tertiaire structuur van eiwitten. De secundaire structuur is de vorm de aminozuurketen aanneemt. Deze wordt grotendeels bepaald door de H-bruggen die aminozuren met elkaar aangaan. Dit noem je de alfa-helix. Als een eiwitketen niet tot een perfecte spiraal kan vormen ontstaat er de bèta-plaat die afbeelding.

Secundaire structuur

De 3d rangschikking van de secundaire structuur noem je de tertiaire structuur van een eiwit. Rood is alfa en geel is bèta. 

De secundaire en tertiaire structuur samen noem je de conformatie van het eiwit. Deze is gebaseerd op H-bruggen en is hierdoor zwakker dan de covalente bindingen tussen de aminozuren. We kunnen eiwitten onderverdelen in twee conformaties:

- Globulaire eiwitten

- Random coil eiwitten

Bij globulaire eiwitten hebben ze veel secundaire en tertiaire structuren. In water zitten de hydrofobe groepen aan de binnenkant en de hydrofiele groepen aan de buitenkant. Ze zijn meestal complex en zwellen niet op in water.

Random coil eiwitten zijn lange lineaire ketens en hebben geen secundaire en tertiaire structuur. Ze zijn meestal opgerold in een ronde vorm. De afmetingen hangen fa van de temperatuur, buigbaarheid keten en type oplosmiddel. Sommige eiwitten zijn van nature random coil eiwitten zoals gelatine.

Bij denaturatie worden de globulaire eiwitten omgezet tot random eiwitten. Naast H-bruggen spelen ook andere bindingen belangrijke rol bij de stabiliteit van een molecuul:

- Covalente zwavelbindingen

- Hydrofobe interacties

- Vanderwaalsbindingen

- Ion-bindingen

- Ion-bindingen

Bij kloppen gaan de H-bindingen open. Bij verhitten worden ook alle andere bindingen verbroken. De veranderingen bij verhitten kunne wij zien want meringue wordt namelijk har en wit.

In stap 1 zijn de eiwitten globulair. In de tweede stap gaan bindingen verbreken en in de derde stap worden de eiwitten gebonden op plekken waar de bindingen waren verbroken. Dit proces heet eiwitdenaturatie. Na stap 3 kun je het proces niet meer omkeren.

DE ROL VAN SUIKER IN EEN SCHUIM

Naast eiwit is suiker de basis van meringue. We gebruiken hiervoor tafelsuiker dit is een disacharide die bestaat uit glucose ne fructose. Suikers worden in schuimen toegepast voor de zoete smaak en de knaperigheih na bakken. Verder is het ook belangrijk voor dikte. Suiker zorgt er namelijk voor dat het dikker is. Sacharose is op moleculaire niveau opgelost in de continue fase. In de oven verdampt het water uit de suiker waardoor de suikerconcentratie groter wordt waardoor ook de viscositeit toeneemt. Samen met eiwitdenaturatie zorgt dit ervoor dat het een vast schuim wordt.

Ook in andere harde schuimen zoals brood zorgen polysachariden voor een grotere viscositeit.

STABILITEIT VAN SCHUIMEN

Als je bij meringue te lang wacht voordat je het in de oven doet zakt het in. Dit gebeurd ook bij bier. Het schuim slaat dood na een tijdje. Bij brood weer helemaal niet de luchtbellen zullen hier nooit verdwijnen. Er zijn drie processen die de stabiliteit van schuim bepalen:

- Drainage

- Disproportionatie

- Coalscentie

DRAINAGE

Hierbij loopt het vloeistof dat de continue fase vormt uit tussen de gasbellen. Het gevolg hiervan is dat het vloeistoflaagje dat de luchtbellen intact houdt dunner wordt totdat deze knapt. Hierdoor zakt het schuim in. Dit komt omdat de zwaartekracht de vloeistof naar beneden trekt.

F= m*g

De snelheid hangt af van de hoeveelheid stof. Is er veel stof dan is de massa ook groter dus de kracht ook dus de snelheid ook. Als er al een deel is weggezakt neem de snelheid af want de massa neemt ook af. Om drainage tegen te gaan kun je de viscositeit vergroten. De stof is dan dikker waardoor het moeilijker is om hem naar beneden te trekken door de weerstand die hij biedt. Een grotere viscositeit zorgt dus voor een kracht tegengesteld aan de zwaartekracht.

Het berekenen van drainage is moeilijk daarom gaan wij een vereenvoudigde model van het schuim maken.

Allereerst zorgen we ervoor dat de vloeistoffilm overal een constante dikte heeft die 62b. verder maken we van de vorm van een bel ene honing vorm in plaats van een cirkel. Verder is de diepte in een buisvorm. Verder zie je dat het schiumoppervlak in 62c et rood is aangegeven. Je ziet twee soorten oppervlak. De vierkant zal snellere drainage hebben omdat de vloeistof meer ruimte heeft om door te lopen dan bij de rechthoek. Verder moet de continue fase een langere weg afleggen dan in schuim 2. In een schuim is het Anat gelijk aan het oppervlak het oppervlak dat de continue fase het grondvlak raakt.

In werkelijkheid is niet zo want de vloeistoffilm verandert steeds. Een andere factor is de dichtheid. Is deze groot dan zal er veel vloeistof aanwezig zijn tussen de bellen waardoor de stroomsnelheid groter wordt.

DISPROPORTIONERING

Wanneer je een bad vult met schuim worden de bellen steeds groter. Dit komt door het verschil in druk tussen de grote en de kleine bellen. Hierbij verplaats het gas van een luchtbel. Dit kan op twee manieren:

- Van kleine luchtbel naar grote luchtbel

- Van een luchtbel naar lucht buiten het schuim

De druk in een kleine luchtbel is groter dan de druk in een grote luchtbel. Er zal uit de klein luchtbel dus meer gas oplossen in de continue fase. De concentratie gas rondom de kleine luchtbel is dan groter hierdoor vindt er diffusie van gas plaats van de kleine luchtbel naar de grote luchtbel.

Naast drukverschil speel ook oplosbaarheid van gassen een rol. De gas moet weerstand bieden tegen deze oplosbaarheid om zich te verplaatsen.

COALESCENTIE

Dit is het samengaan van twee luchtbellen waartussen een dunne vloeistoflaag zit. De afstand tussen de bellen is van 10 tot 100 nm. De laag tussen de bellen breekt waardoor ze samen een nieuwe bel vormen. Eiwitten gaan dit proces tegen door zich te plakken aan de rand van de bel en hierdoor de bel elastisch te maken. Die elasticiteit zorgt ervoor dat de bellen elkaar afstoten. Denk maar eens aan twee stuiterballen.

Zowel disproportionering als coalescentie hebben tot gevolg dat er een grotere bel ontstaat. Dit vindt niet alleen plaats binnen de schuim maar ook met de lucht buiten het schuim. Door deze twee processen zal het schuim uiteindelijk verdwijnen.